JP2008196428A - 機体診断方法および機体診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】機体の異常／故障診断を、閾値を用いることなく行なえる機体診断システムを提供する。
【解決手段】エンジン出力と関連する信号の大きさと出現頻度との関係を表わす頻度分布情報を機体11の一定時間稼働ごとに生成する動態管理用コントローラ24と、複数の頻度分布情報を受信して蓄積する管理部15と、管理部15から入手した複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する端末機器17，19とによって、機体診断システムを構成する。従来の閾値との比較で異常／故障判定したり異常度合いをランク付けする場合と異なり、エンジン出力に関して蓄積された複数の頻度分布情報間の比較により、エンジン出力低下を、閾値を用いることなく検知できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラを用いた機体診断方法および機体診断システムに関する。

図１１に示されるように、油圧ショベルなどの機体１には、この機体１の動作を制御する機体コントローラ２と、機体１に搭載されたエンジン３の燃料噴射を制御するエンジンコントローラ４と、機体キャブ内オペレータによる入力装置を兼ねた出力装置であるモニタ５とが設けられ、これらの機体コントローラ２、エンジンコントローラ４およびモニタ５は、データリンクライン６により接続され、このデータリンクライン６の一端はサービスツール用車両側コネクタ７に接続されている。

従来、機体１の性能（主にエンジン出力)が適正であるかどうかを判定するために、サービスマンが機体１のある現場に赴き、機体１のサービスツール用車両側コネクタ７にコミュニケーションアダプタ８を介して計測機器またはノート型パーソナルコンピュータ９などを繋げた上で、例えば２ポンプリリーフ操作などの特殊な操作を行い、その際の油圧出力やエンジン回転数の変化を測定記録し、測定値が規定値の範囲内に収まっているか否かを見ることが一般的である。

上記２ポンプリリーフ操作は、機体１に搭載されている２つのメインポンプの吐出圧が、エンジン３にとって一番負荷がかかっている状態であるリリーフ圧になるように操作することを指し、具体的には、作業装置のブームBmやスティックStなどを可動限界位置に当接させた状態で、これらの操作レバーを限界方向に操作し、すなわち限界方向であるので作業装置が動くことは無い状態の下で、油圧源のリリーフ弁を経て油圧をリリーフさせる。

図１２は、この２ポンプリリーフ操作で得られた測定結果の一例であり、ブームBmを可動限界位置に当接させた状態で、ブームシリンダ操作用のブームレバーを一気にフル操作して急負荷をかけ、そのときのエンジン回転数や、２つのメインポンプの斜板制御状況（ポンプ斜板角、ポンプ吐出圧）などの変化を見ながら、エンジン３の性能を推し量るようにしている。

この種のポンプ斜板制御では、パワーシフト制御が用いられている。すなわち、検出されたエンジン回転数およびポンプ吐出圧に応じたパワーシフト圧を機体コントローラにより演算して、その演算結果の制御信号によりパワーシフト制御手段の電磁比例減圧弁を制御し、この電磁比例減圧弁で減圧制御されたパイロット圧すなわちパワーシフト圧をレギュレータ制御弁に導き、ポンプ吐出圧−吐出流量特性を最適なものにシフト制御するようにポンプ斜板をレギュレータにより制御している。すなわち、ポンプ吐出圧−吐出流量特性図において、一の定ポンプ馬力曲線から他の定ポンプ馬力曲線へとシフトさせる制御をしている（例えば、特許文献１参照）。

また、作業機械に、その稼働状態を検知する検知部と、その検知結果についての正常・異常判断を行ない、その判断結果と検知部での検知結果とを記憶するデータ管理部と、ユーザ装置との間で通信を行なう第１通信部とを設け、ユーザ装置には、作業機械，親装置との間で通信を行なう第２通信部と、作業機械のデータ管理部からのデータを記憶する記憶部とを設け、そして、親装置には、ユーザ装置との間で通信を行なう第３通信部と、得られたデータに基づいて作業機械の異常／故障診断を行なう異常／故障診断部とを設けたものがある。上記データ管理部は、各センサでの検知結果についての正常・異常判断を行なう（例えば、エンジン回転数が所定回転数を超えた場合や油圧ポンプの吐出圧が所定圧を超えた場合などを異常とする）正常・異常判断部を備えており、具体的には、作業機械のエンジン回転数やポンプ吐出圧，作動油の温度などの項目毎に修理要となる基準値（閾値）を設定したテーブルを有しており、このテーブルの各設定値を参照して、閾値を超えている項目については異常／故障修理が必要であると判定している（例えば、特許文献２参照）。

さらに、センサ検出値の絶対値を複数の閾値で段階的に区分して、異常度合いをランクで判断したり、単位時間前後でのセンサ検出値の差分（トレンドデータの傾き）を複数の閾値で段階的に区分して、異常度合いをランクで判断したり、単位時間あたりのエラーコードの発生頻度を複数の閾値で段階的に区分して、異常度合いをランクで判断するものがある（例えば、特許文献３参照）。
特許第３６９７１３６号公報（第７頁、図１、７） 特開平１１−２４７４４号公報（第１、１３頁、図２−４） 特開２００２−１８０５０２号公報（第１１−１２頁、図２−５）

図１１および図１２に示された従来の機体性能計測を伴う故障診断を行なうには、機体のある現場に行かないことには計測ができず、手間がかかる問題があるとともに、現場を訪問した際に、はじめて稼働時間などもわかるため定期的に診断を行なうことが難しい。

これに対し、特許文献２および特許文献３に記載された方法は、共に、機体のある現場に行かなくても遠隔地で機体の異常／故障診断を行なえるものであるが、実測により得られたデータを基準値すなわち閾値と比較して、この閾値を超えている項目については異常／故障修理が必要であると判定したり、複数の閾値を設定して、ランク付けされた異常度合いを求めるようにしているので、閾値を確定しないと機体の異常／故障診断を行なうことができない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、機体の異常／故障診断を、閾値を用いることなく行なえる機体診断方法および機体診断システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、機体に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラに機体のエンジン出力と関連する信号の大きさと出現頻度との関係を表わす頻度分布情報を機体の一定時間稼働ごとに生成させ、動態管理用コントローラの無線通信機能により管理部に送信された複数の頻度分布情報を蓄積させ、複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する機体診断方法である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の機体診断方法におけるエンジン出力に関する信号を、エンジンにより駆動されるポンプを制御するレギュレータに作用してポンプ出力を制御するパワーシフト圧とした機体診断方法である。

請求項３に記載された発明は、請求項１記載の機体診断方法におけるエンジン出力に関する信号を、ターボチャージャによりエンジン吸気側に過給されるブースト圧とした機体診断方法である。

請求項４に記載された発明は、請求項１記載の機体診断方法におけるエンジン出力に関する信号を、エンジン回転速度とした機体診断方法である。

請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の機体診断方法において、エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内か否かを判定し、規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、規定範囲内でなければエンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する機体診断方法である。

請求項６に記載された発明は、機体に搭載されて機体のエンジン出力と関連する信号の大きさと出現頻度との関係を表わす頻度分布情報を機体の一定時間稼働ごとに生成する稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラと、動態管理用コントローラの無線通信機能により送信された複数の頻度分布情報を受信して蓄積する管理部と、管理部から通信回線を経て入手した複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する端末機器とを具備した機体診断システムである。

請求項１に記載された発明によれば、機体の動態管理用コントローラにエンジン出力と関連する信号の頻度分布情報を機体の一定時間稼働ごとに生成させ、複数の頻度分布情報を管理部に送信して蓄積させ、複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、従来の閾値との比較で異常／故障判定したり異常度合いをランク付けする場合と異なり、エンジン出力に関して蓄積された複数の頻度分布情報間の比較により、エンジン出力の低下を、閾値を用いることなく検知できる機体診断方法を提供できる。

請求項２に記載された発明によれば、パワーシフト圧の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、検出容易なパワーシフト圧の頻度分布情報によりエンジン出力の低下を、閾値を用いることなく容易に検知できる。

請求項３に記載された発明によれば、ブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、検出容易なブースト圧の頻度分布情報によりエンジン出力の低下を、閾値を用いることなく容易に検知できる。

請求項４に記載された発明によれば、エンジン回転速度の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、検出容易なエンジン回転速度の頻度分布情報によりエンジン出力の低下を、閾値を用いることなく容易に検知できる。

請求項５に記載された発明によれば、エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、規定範囲内でなければエンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断するので、エンジン出力が低下する原因に適切に対処できる。

請求項６に記載された発明によれば、エンジン出力と関連する信号の頻度分布情報を機体の一定時間稼働ごとに生成する動態管理用コントローラと、複数の頻度分布情報を受信して蓄積する管理部と、管理部から入手した複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する端末機器とによって、従来の閾値との比較で異常／故障判定したり異常度合いをランク付けする場合と異なり、エンジン出力に関して蓄積された複数の頻度分布情報間の比較により、エンジン出力の低下を、閾値を用いることなく検知できる機体診断システムを提供できる。

以下、本発明を、図１乃至図１０に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る機体診断システムの前提となる作業機械遠隔稼働管理システム10の概要を示し、この作業機械遠隔稼働管理システム10は、作業機械の機体11の動態管理を無線通信を利用して遠隔地で行なうもので、機体11は、稼働データ保存機能および無線通信機能を有するとともに、グローバル・ポジショニング・システム衛星（以下、グローバル・ポジショニング・システムを「GPS」という）12により位置測位機能を有する動態管理用コントローラ（後で説明する）を備えている。なお、図１で図示された作業機械は油圧ショベルであるが、作業機械としては、ブルドーザ、ローダなどでも良い。

機体11の動態管理用コントローラは、中継局13および無線キャリアネットワーク14を介して、管理部15と通信可能に構成されている。無線キャリアネットワーク14は、携帯電話通信と衛星通信とを併用して、機体11の動態管理用コントローラと管理部15とを結ぶ携帯電話回路網である。

管理部15は、作業機械を生産するメーカ社内などに設置されたサーバを中心に構成され、この管理部15には、通信回線としてのインターネット回線網16を介して端末機器としての顧客端末機器17および顧客携帯電話17phが通信可能に構成されているとともに、通信回線としてのメーカ系列のイントラネット回線網18を介して端末機器としての社内端末機器19および社内携帯電話19phが通信可能に構成されている。

管理部15は、機体11の動態管理用コントローラから無線通信で送信させた機体11の車両情報（車両名称（号機情報）、機種、建機本体シリアル番号など）、動態データ（すなわち稼働データ（稼働情報、機械情報、警告情報、メンテナンス情報）および位置情報（GPS衛星12による地図表示））を受信して保存するとともに、受信したこれらの情報をウェブサイト（会員サイト）に反映させ、顧客およびメーカ社内または販売店のサービスマンに対して、インターネット回線網16またはイントラネット回線網18を通じて、ウェブ（Ｗｅｂ）またはメーラにて情報提供を行なうサーバを備えている。

顧客端末機器17または社内端末機器19は、顧客またはサービスマンが、インターネット回線網16またはイントラネット回線網18を通じて管理部15にアクセスして、ウェブブラウザまたはメーラにより自分の所有または担当する機体11の稼働データを閲覧する主としてパーソナルコンピュータ（以下、単に「パソコン」という）である。

稼働データは、稼働情報（稼働時間、燃料残量など）、機械情報（温度、エンジン回転速度すなわちエンジン回転数や、圧力などの油圧機器状態など）、警告情報（未承認キー挿入、異常検出など）、メンテナンス情報（オイル交換時期、フィルタ交換時期など）を含む。

機体11内では、機体11の種々の機器を制御する機体コントローラ21と、エンジン22の燃料噴射（噴射量、圧力、タイミング）をガバナを介し制御するエンジンコントローラ23と、動態管理用コントローラ24と、入力機能を備えた表示器であるモニタ25とが、データリンクライン26により接続され、このデータリンクライン26の一端はサービスツール用車両側コネクタ27に接続されている。

このサービスツール用車両側コネクタ27には、コミュニケーションアダプタを介してノート型パーソナルコンピュータ（ノートパソコン）などが接続可能となっているので、このノートパソコンによりデータリンクライン26を介して機体コントローラ21および動態管理用コントローラ24などと通信を行ない、ノートパソコン上に機械情報などをリアルタイムで表示させることもできる。

機体コントローラ21の入力側には、無負荷時のエンジン回転数を多段階に設定するためのアクセルダイヤル21ADと、操作レバーなどの操作器21LVとが電気的に接続されている。操作器21LVがパイロット式の場合は、操作量に比例するパイロット圧を圧力センサで電気信号に変換して機体コントローラ21に入力する。

エンジン22には、エンジン制御用に必要なエンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ22rが設けられ、その出力部はデータリンクライン26に接続されている。

エンジン22には、このエンジン22により駆動されるポンプとしての可変容量型ポンプ28が１対設けられ、これらの可変容量型ポンプ28には、ポンプ斜板などの容量可変手段を制御するレギュレータ29がそれぞれ設けられている。これらのポンプ制御用のレギュレータ29に、ポンプコントローラで演算されたポンプ出力を最適に制御するパワーシフト圧がそれぞれ作用されると、ポンプ吐出圧・流量特性曲線を最適なものにシフト制御できるが、これらのパワーシフト圧を検出するためのパワーシフト圧センサ29psがそれぞれ設けられ、これらの出力部はデータリンクライン26にそれぞれ接続されている。

エンジン22の排気管路および吸気管路には、排気管路中のタービンを排気ガスにより回し、そのタービンで吸気管路中のエアコンプレッサを駆動するターボチャージャ30が設けられ、このターボチャージャ30によりエンジン吸気側に過給されるブースト圧を検出するブースト圧センサ30bsが設けられ、その出力部はデータリンクライン26に接続されている。

このような作業機械遠隔稼働管理システム10において、機体診断システムにあっては、機体11に搭載された動態管理用コントローラ24は、機体11のエンジン出力と関連する信号の大きさと出現頻度との関係を表わす頻度分布情報を機体11の一定時間稼働ごとに生成する稼働データ保存機能および無線通信機能を有し、管理部15は、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により送信された複数の頻度分布情報を受信して蓄積する機能を有し、端末機器としての顧客端末機器17または社内端末機器19は、管理部15から通信回線を経て入手した複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する機能を有する。

エンジン出力と関連する信号としては、エンジン22により駆動されるポンプ28を制御するレギュレータ29に作用してポンプ出力を制御するパワーシフト圧、または、ターボチャージャ30によりエンジン吸気側に過給されるブースト圧、または、エンジン回転数を用いる。

次に、図２は、機体11の内外へのデータ授受を制御する動態管理用コントローラ24を示す。

この動態管理用コントローラ24は、機体11のバッテリ(図示せず)に直接接続される主電源回路に対し、エンジン始動回路(図示せず)とパラレルに接続されている。したがって、エンジン始動回路のエンジンキースイッチをオフにしても、主電源スイッチをオフにしない限り、動態管理用コントローラ24は主電源の供給を受けて稼働状態を維持できる。

この動態管理用コントローラ24は、演算処理部31と、この演算処理部31に接続された記憶部32と、有線通信部33と、無線通信部34と、位置測定部35と、日付管理部36と、入出力信号処理部37と、電源制御部38とからなる。

演算処理部31は、動態管理用コントローラ24内のデータの授受等に関して各構成部32〜37に対して指令を出力する。記憶部32は、演算処理部31より書き込まれた作業機械の稼働データ（稼働情報、機械情報、メンテナンス情報および警告情報）および演算処理部の指令基準となる条件が記述された設定データを保存する不揮発性メモリである。この記憶部32は、保存されるデータに応じて、記憶領域が稼働データ記憶部41、自発送信データ記憶部42、設定データ記憶部43の３つに分割されている。

有線通信部33は、機体11内の他のコントローラ(機体コントローラ21など)とデータリンクライン26aを介してデータ通信をする。無線通信部34は、無線キャリアネットワーク14を利用できる無線通信機器とメモリを備え、その無線キャリアネットワーク14を介して管理部15とデータ通信をする。そのメモリには管理部15の電話番号(連絡先データ)が保存されるほか、この管理部15からの呼出用電子メールを保存する領域が設定されている。

位置測定部35は、GPS受信機を備え、GPS衛星12からの電波を受信して現在位置を測位する。日付管理部36は、時計手段と充電池を備え、主電源オフ時にも日時を保持して日時データを管理できるように独自の充電池を備え、また予め演算処理部31より設定された日付、時刻になると演算処理部31に出力をする。

入出力信号処理部37は、データリンクライン26bを介してセンサ類、リレーなどの各種機器に接続され、センサ類から得られた稼働データを機械情報として動態管理用コントローラ24に取込むとともに、リレーなどに対して出力をするものである。

電源制御部38は、演算処理部31、無線通信部34および日付管理部36に接続され、これらの内部電源のオン/オフを制御する。

そして、前記記憶部32への各データの保存は、前記演算処理部31の指令により処理され、そのうち機体11の各種機器に設けられた稼働時間積算計、燃料残量センサ、温度センサ、エンジン回転数センサ22r、パワーシフト圧センサ29psおよびブースト圧センサ30bsなどの圧力センサなどのセンサ類から得られた稼働情報（稼働時間情報、燃料残量情報）、機械情報（温度、エンジン回転数や、圧力などの油圧機器状態など）、メンテナンス情報および警告情報などの稼働データは、入出力信号処理部37および演算処理部31を経て記憶部32の稼働データ記憶部41に保存される。

これらの稼働データのうち、警告を発する条件に合致する異常データがあった場合、それは警告情報として、自発送信データ記憶部42にも保存される。この自発送信データ記憶部42に警告情報が保存されている場合、後述するように、管理部15からの呼出用電子メールの有無に関わらず、演算処理部31は管理部15側に警告情報を送信するよう指令を出力する。

演算処理部31の制御指令は、記憶部32の設定データ記憶部43に保存される設定データに基づいているが、更新すべき設定データは、管理部15側から送信され、それが前記設定データ記憶部43に保存される。

次に、この動態管理用コントローラ24内における通信処理を説明する。

演算処理部31では、主電源スイッチがオンになっている限り、管理部15からの呼出用電子メールが受信されて無線通信部34のメモリ内に保存されているか否かを常時チェックしている。

管理部15から呼出用電子メールが送信された場合、無線通信部34で受信し、即座に無線通信部34のメモリに保存する。チェックしている演算処理部31がその保存を確認すると、無線通信部34に無線通信部34のメモリから管理部15の電話番号を取り出させ、管理部15側に架電させる。

無線通信部34が管理部15と通じると、管理部15から設定データがあればそれが送信され、それとともに所望の機体11の送信要求が送信される。演算処理部31では、まず設定データを受信したかどうか確認し、受信があれば、それを記憶部32の設定データ記憶部43に保存して更新し、更新完了した結果をデータとして管理部15側に返す。設定データは、上述したように、演算処理部31の制御指令であり、更新以後は更新後の設定に基づき制御が行なわれる。

それから、演算処理部31は、稼働データ要求を確認すると、所望の機体11の稼働データを稼働データ記憶部41から取り出して、無線通信部34から管理部15へ送信させる。なお、稼働データを受信した管理部15側では、その稼働データをウェブサイトに反映させ、顧客またはサービスマンに情報提供する。

それから、演算処理部31は、記憶部32の自発送信データ記憶部42内に警告情報の有無を確認し、警告情報があれば、そのデータを取り出し、無線通信部34から管理部15へ送信させる。

警告情報を受信した管理部15側では、そのデータをウェブサイトに反映させるとともに、管理部15側に登録されている顧客またはサービスマンの携帯電話17ph，19phに、警告情報を受信した旨の電子メールを送信する。

演算処理部31は、各データ送信後、設定された所定時間が経過すると、強制的に回線を切断させる。なお、管理部15からの呼出用電子メールがない場合、演算処理部31は、記憶部32の自発送信データ記憶部42内に警告情報があるか否かを常時チェックし、データがあれば、無線通信部34から管理部15に架電させて、警告情報を送信させる。

次に、作業機械遠隔稼働管理システム10の顧客およびサービスマンを含めた実際のデータの流れについて説明する。

顧客および社内（販売店も含む）のサービスマンが現在の自己の所有または担当する機体11の稼働状況について知りたいときは、それぞれ各自の顧客端末機器17または社内端末機器19からインターネット回線網16またはイントラネット回線網18を介して、管理部15が運営するウェブサイトにアクセスし、ＩＤとパスワードでログインした後、所望の機体11の稼働データの取得を要求する。

管理部15側では、要求された所望の機体11へのアクセスデータを自身のデータベースから取得し、そのデータに基づき、所望の機体11に無線キャリアネットワーク14を介して呼出用電子メールを送信する。

一方、機体11側では、動態管理用コントローラ24の無線通信部34により前記呼出用電子メールを受けておく。動態管理用コントローラ24の演算処理部31が呼出用電子メールの保存を確認すると、無線通信部34に対して架電指令を出力し、携帯電話通信網を含む無線キャリアネットワーク14を介して管理部15側に架電させる。

電話を受けた管理部15側では稼働データの要求信号を出力し、これを受けて前記機体11側は、前記動態管理用コントローラ24内において、演算処理部31が記憶部32から所望の稼働データを取得し、これを無線通信部34から出力させる。このデータを受けた管理部15側は、いったん自身のデータベースに保存し、所定の出力形式で自身のウェブサイトに反映させる。これにより、顧客端末機器17または社内端末機器19において、その時点における所望の稼働データが表示される。

このデータの流れにおいて、機体11の動態管理用コントローラ24は、エンジンキースイッチがオフのときでも機体11のバッテリから直接電源を得て、主電源スイッチが切られない限り稼働しており、機体11が作動していないときでも、管理部15側からの呼出用電子メールを常に監視して応答する体勢をとっているので、主電源スイッチをオフにしない限り、顧客または社内（販売店も含む）のサービスマンは、いつでも、管理部15が運営するウェブサイトを通じて、所望の機体11についてのリアルタイムの稼働データを要求し、また取得することができる。

警告情報については、それが自発送信データ記憶部42に保存されれば、主電源スイッチがオンである限り、機体11側から直ちに管理部15側に送信され、電子メールによって顧客端末機器17または社内端末機器19に出力されるので、機体11に異常のあることをリアルタイムで知ることができる。

顧客端末機器17または社内端末機器19からの稼働データの要求は、すべて管理部15を通じるルートとなっていて、これにより機体11が稼働データを送信する先は管理部15だけとなっており、そのデータ送信の始動も、管理部15側からの呼出用電子メールの有無に限っているので、データを渡す顧客の認証機構が機体11にはまったく不要となり、しかもアクセスのあった時にデータを渡すのではなく、呼出は呼出で終了させた後、接続先が設定されている管理部15だけに機体11側から架電のうえデータを送信するので、機体11および管理部15ともに簡易なシステム構成となるとともに、データ漏洩のおそれがない。

管理部15側が機体11とのデータの授受を一括して行ない、受信したデータをウェブサイトに反映させて顧客またはサービスマンに提供するので、例えば機体11からは数値だけの生データのみを受け取るものとしても、ウェブサイトに反映させる段階で、数値だけの生データを顧客またはサービスマンが所望する様式に加工して表示できる。

次に、図３および図４に基づき、この作業機械遠隔稼働管理システム10を用いた機体診断方法の一例を説明する。

(a) 機体11に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラ24により、以下の積算を開始する。

(b) 機体11のエンジン出力と関連する信号（例えば、パワーシフト圧、ブースト圧またはエンジン回転数などの主要パラメータのデータ値）を、一定周期ごとに検出して、そのデータ値の大きさごとに区分けして出現頻度を積算することで、データ値の大きさと出現頻度との関係を表わす一定の稼働時間Ｎ分の頻度分布情報Ａを作成し、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存する。

(c) 動態管理用コントローラ24は、頻度分布情報Ａをリセットした後に、同様の積算を再開する。一方、積算の開始から一定の稼働時間Ｎが経過したら、管理部15からの要求信号に応じて、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存された頻度分布情報Ａを、動態管理用コントローラ24の無線通信部34から中継局13および無線キャリアネットワーク14を経て管理部15のサーバに送信する。

(d) 再び、機体11のエンジン出力と関連する主要パラメータのデータ値を、一定周期ごとに検出して、一定の稼働時間Ｎ分の頻度分布情報Ｂを作成し、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存する。

(e) 動態管理用コントローラ24は、頻度分布情報Ｂをリセットした後に、同様の積算を繰り返し実行する。一方、積算の開始から一定の稼働時間Ｎが経過したら（最初の積算開始から２*Ｎ時間経過後）、管理部15からの要求信号に応じて、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存された頻度分布情報Ｂを、動態管理用コントローラ24の無線通信部34から中継局13および無線キャリアネットワーク14を経て管理部15のサーバに送信する。

このようにして機体11の一定時間稼働ごとに生成させた、エンジン出力と関連する主要パラメータのデータ値の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報Ａ，Ｂは、管理部15からの要求信号に応じて、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により管理部15のサーバに送信され、このサーバ内に、図４に示されるように蓄積される。

このため、顧客およびメーカ社内または販売店のサービスマンは、顧客端末機器17または社内端末機器19により、管理部15のサーバ内に蓄積された複数の頻度分布情報Ａ，Ｂを時系列に並べて比較することで、それらの波形の移動から、機体11の性能異常であるエンジン出力の低下と、その原因を、以下に示されるように検知することができる。

次に、図５に示されたフローチャートを参照して、機体診断方法の一例を説明する。

（ステップS1）
アクセルダイヤル21ADが、No.１０に設定されているか否かを判定する。

（ステップS2）
アクセルダイヤル21ADが、最高のNo.１０に設定されている場合は、エンジン回転数が目標回転数に達するように、ポンプ出力を制御するパワーシフト圧を変化させ、エンジンにかかる負荷を変動させる制御を行なっている。そこで、アクセルダイヤル21ADが、No.１０に設定されている場合は、エンジン22の実出力に応じてパワーシフト圧が自動的に変化することになり、このパワーシフト圧を頻度分析することでエンジン22の出力を判断できることから、アクセルダイヤル21ADがNo.１０に設定されている場合は、パワーシフト圧センサ29psによりパワーシフト圧を検出する。

（ステップS3）
機体11に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラ24は、このエンジン出力と関連するパワーシフト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすパワーシフト圧頻度分布情報を、図３に示されるように機体11の一定時間稼働ごとに作成し、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により管理部15に送信する。

（ステップS4）
管理部15は、受信した複数のパワーシフト圧頻度分布情報を蓄積するので、販売店サービスマンなどは、社内端末機器19などにより、図４に示されるように複数のパワーシフト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較する。

（ステップS5）
販売店サービスマンなどは、複数のパワーシフト圧頻度分布情報間の変動状態を見て、あるいは社内端末機器19などは、複数のパワーシフト圧頻度分布情報間の変動状態を自動的に判定して、エンジン出力の低下の傾向が現れたか否かを判定する。具体例は、図７に基づき説明する。

（ステップS6）
エンジン出力の低下の傾向が現れた場合は、その際のパワーシフト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内か否かを判定する。すなわち、エンジン出力の低下には、エンジンの異常（故障）と、粗悪燃料の使用の２つの原因があり、エンジンの異常（故障）と粗悪燃料の使用とでは、出力低下の変化の仕方と変化量が異なることから、これらの２つを識別する。

（ステップS7）
パワーシフト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内であれば、粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断する。この粗悪燃料については、事前に実機でテストしておくことにより変化量がある程度規定できるので、この変化量から粗悪燃料の使用を判別する。

（ステップS8）
パワーシフト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内でなければ、エンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する。例えば、粗悪燃料による出力低下は、燃料を注入した時点から急変するが、エンジンの故障による出力低下は、少しずつ出力が低下し、すなわち徐々に傾向が現れるので変化量が規定範囲より小さい。また、突発的な故障の場合は、粗悪燃料に比べて変化量が規定範囲より極端に大きくなる。したがって、パワーシフト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲より小さい側か、または大きい側へ逸脱している場合は、エンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する。

（ステップS9）
ステップS1でアクセルダイヤル21ADが、No.１０に設定されていない場合は、No.９またはNo.８に設定されているか否かが判断される。

（ステップS10）
アクセルダイヤル21ADが、No.１０より低速側のNo９またはNo８に設定された場合においては、パワーシフト圧を固定しているため、エンジン出力の変化はエンジン回転数に現れることから、このエンジン回転数を検出する。すなわち、エンジンに対して目標回転数の指令は出しているが、目標回転数に達することができるようにパワーシフト圧などの制御を行なっているわけではないので、最初に負荷がかかった際のエンジン回転数の落ち込みなどがエンジンの実出力に応じて変化することから、エンジン回転数を頻度分析することでエンジン22の出力を判断するために、エンジン回転数センサ22rによりエンジン回転数を検出する。

（ステップS11）
機体11に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラ24は、このエンジン出力と関連するエンジン回転数の大きさと出現頻度との関係を表わすエンジン回転数頻度分布情報を、図３に示されるように機体11の一定時間稼働ごとに作成し、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により管理部15に送信する。

（ステップS12）
管理部15は、受信した複数のエンジン回転数頻度分布情報を蓄積するので、販売店サービスマンなどは、社内端末機器19などにより、図４に示されるように複数のエンジン回転数頻度分布情報を時系列に並べて比較する。

（ステップS5−S8）
販売店サービスマンなどは、複数のエンジン回転数頻度分布情報間の変動状態を見て、あるいは社内端末機器19などは、複数のエンジン回転数頻度分布情報間の変動状態を自動的に判定して、エンジン出力の低下の傾向が現れたか否かを判定する。具体例は、図９および図１０に基づき説明する。

エンジン出力の低下の傾向が現れた場合は、その際のエンジン回転数頻度分布情報の変化量が規定範囲内か否かを判定し、エンジン回転数頻度分布情報の変化量が規定範囲内であれば、粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、エンジン回転数頻度分布情報の変化量が規定範囲内でなければ、エンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する。

次に、図６に示されたフローチャートを参照して、機体診断方法の他の例を説明する。

（ステップS21）
エンジン負荷とエンジン回転数に合わせて吸気量が制御され、ターボチャージャ30によりエンジン吸気側に過給されるブースト圧は、エンジン22の出力と関連して自動的に制御されるので、このブースト圧を選択して頻度分析することでエンジン22の出力を判断できることから、このブースト圧を検出する。

（ステップS22）
機体11に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラ24は、このエンジン出力と関連するブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすブースト圧頻度分布情報を、図３に示されるように機体11の一定時間稼働ごとに生成し、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により管理部15に送信する。

（ステップS23）
管理部15は、受信した複数のブースト圧頻度分布情報を蓄積するので、販売店サービスマンなどは、社内端末機器19などにより、図４に示されるように複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較する。

（ステップS24）
販売店サービスマンなどは、複数のブースト圧頻度分布情報間の変動状態を見て、あるいは社内端末機器19などは、複数のブースト圧頻度分布情報間の変動状態を自動的に判定して、エンジン出力の低下の傾向が現れたか否かを判定する。具体例は、図８に基づき説明する。

（ステップS25）
エンジン出力の低下の傾向が現れた場合は、その際のブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内か否かを判定する。すなわち、エンジン出力の低下には、エンジンの異常（故障）と、粗悪燃料の使用の２つの原因があり、エンジンの異常（故障）と粗悪燃料の使用とでは、出力低下の変化の仕方と変化量が異なることから、これらの２つを識別する。

（ステップS26）
ブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内であれば、粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断する。この粗悪燃料については、事前に実機でテストしておくことにより変化量がある程度規定できるので、この変化量から粗悪燃料の使用を判別する。

（ステップS27）
ブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内でなければ、エンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する。例えば、粗悪燃料による出力低下は、燃料を注入した時点から急変するが、エンジンの故障による出力低下は、少しずつ出力が低下し、すなわち徐々に傾向が現れるので変化量が規定範囲より小さい。また、突発的な故障の場合は、粗悪燃料に比べて変化量が規定範囲より極端に大きくなる。したがって、ブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲より小さい側か、または大きい側へ逸脱している場合は、エンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する。

次に、図７乃至図１０は、検証試験の結果を示し、油圧ショベルを、燃料噴射量および作業内容を変えた３つの稼働パターンにより、各１０時間ずつ稼働して、動態管理用コントローラ24により頻度分布情報を作成し、管理部15のサーバに各頻度分布情報を蓄積させ、社内端末機器19などでこれらの頻度分布情報を取出して３つの稼働パターンのデータを比較する。

稼働パターンは、燃料噴射量１００％で掘削などの負荷の大きな重負荷作業をする場合（実線で示す特性）と、燃料噴射量を９０％に絞って同様の重負荷作業をする場合（２点鎖線で示す特性）と、燃料噴射量１００％のままで均し作業などの負荷の小さな軽負荷作業をする場合（点線で示す特性）とである。

先ず、図７は、複数のパワーシフト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する例を示す。

これらのパワーシフト圧頻度分布情報は、エンジン出力が低下すると、実線で示される100％出力波形のピーク右側の山に対し、２点鎖線で示される90％出力波形の対応する山は、右側（実線矢印で示される高圧側）へ移動するように変形することから、この変形量よりエンジン出力の低下の程度を判定できる。

さらに、作業負荷が変化すると、実線で示される重負荷の波形はピーク頻度が低い波形であるのに対して、点線で示される軽負荷の波形は、ピーク頻度が極端に突出する方向（点線矢印で示される方向）に変形することから、この変形量より作業負荷の大きさを判定できる。

次に、図８は、複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する例を示す。

これらのブースト圧頻度分布情報は、エンジン出力が低下すると、実線で示される100％出力波形のピーク位置に対し、２点鎖線で示される90％出力波形の対応するピーク位置は、左側（実線矢印で示される低圧側）へ移動するように変形することから、この変形量よりエンジン出力の低下の程度を判定できる。

さらに、作業負荷が変化すると、実線で示される重負荷の波形はピーク頻度が高い波形であるのに対して、点線で示される軽負荷の波形は、ピーク頻度が極端に低い方向（点線矢印で示される方向）に変形することから、この変形量より作業負荷の大きさを判定できる。

次に、図９は、アクセルダイヤル21ADがNo.９に設定された場合での複数のエンジン回転数頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する例を示し、また、図１０は、アクセルダイヤル21ADがNo.８に設定された場合での複数のエンジン回転数頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する例を示す。

これらのエンジン回転数頻度分布情報は、エンジン出力が低下すると、実線で示される100％出力波形に対し、２点鎖線で示される90％出力波形は、山の左斜面が左側（実線矢印で示される低速側）に崩れるように変形することから、この変形量よりエンジン出力の低下の程度を判定できる。

さらに、作業負荷が変化すると、実線で示される重負荷の波形に対して、点線で示される軽負荷の波形は、山の右斜面が右側（点線矢印で示される高速側）に崩れるように変形することから、この変形量より作業負荷の大きさを判定できる。

次に、上記の実施の形態により得られる効果を説明する。

エンジン出力と関連する信号の頻度分布情報を機体11の一定時間稼働ごとに生成する動態管理用コントローラ24と、複数の頻度分布情報を受信して蓄積する管理部15と、管理部15から入手した複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する端末機器17，19とによって、従来の閾値との比較で異常／故障判定したり異常度合いをランク付けする場合と異なり、エンジン出力に関して蓄積された複数の頻度分布情報間の比較により、エンジン出力の低下を、閾値を用いることなく検知できる機体診断システムおよび機体診断方法を提供できる。

特に、作業機械遠隔稼働管理システム10を構成するために機体11に搭載された専用の動態管理用コントローラ24により自動的にデータが生成され、保存され、管理部15へ送信されるため、より客観的で精度の高い情報をあつめることができ、それにより診断精度の向上を図ることもできる。

具体的には、パワーシフト圧センサ29psにより検出されたパワーシフト圧の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、検出容易なパワーシフト圧の頻度分布情報によりエンジン出力の低下を、閾値を用いることなく容易に検知できる。

あるいは、ブースト圧センサ30bsにより検出されたブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、検出容易なブースト圧の頻度分布情報によりエンジン出力の低下を、閾値を用いることなく容易に検知できる。

さらには、エンジン回転数センサ22rにより検出されたエンジン回転数の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、検出容易なエンジン回転数の頻度分布情報によりエンジン出力の低下を、閾値を用いることなく容易に検知できる。

その上、エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、規定範囲内でなければエンジン22の故障によるエンジン出力の低下と判断するので、エンジン出力が低下する原因に適切に対処できる。

すなわち、エンジン22の出力低下には、エンジン22の異常（故障）と、粗悪燃料の使用の２つが原因すると思われるが、出力低下の変化の仕方と変化の量が異なることから、これらの２つを区別できるので、故障によるエンジン性能の低下のみならず、使用する燃料に起因する性能低下なども確認できるため、３次規制対応エンジンで問題となっている不正燃料使用の発見に関しても有用である。

なお、本発明に係る機体診断方法に用いるエンジン出力に関する信号としては、上記のパワーシフト圧、ブースト圧、エンジン回転数を例示したが、作業機械遠隔稼働管理システム10によりエンジン出力の低下を検知する場合に使える稼働データとしては、瞬間燃料消費量（すなわちエンジンコントローラからの燃料噴射指令値）や、ポンプ吐出圧などを用いても良い。

本発明は、作業機械遠隔稼働管理システム10を搭載した油圧ショベル、ブルドーザまたはローダなどの作業機械11に利用可能である。

本発明に係る機体診断システムの一実施の形態を示す構成図である。 同上システムに用いられる動態管理用コントローラの一例を示すブロック図である。 同上システムにより行なわれる機体診断方法における動態管理用コントローラ側の作業を説明する説明図である。 同上機体診断方法における管理部側の頻度分布特性比較作業を説明する特性図である。 同上機体診断方法の一例を示すフローチャートである。 同上機体診断方法の他の例を示すフローチャートである。 同上機体診断方法で用いられるパワーシフト圧頻度分布を示す特性図である。 同上機体診断方法で用いられるブースト圧頻度分布を示す特性図である。 同上機体診断方法で用いられるアクセルダイヤルNo.９でのエンジン回転数頻度分布を示す特性図である。 同上機体診断方法で用いられるアクセルダイヤルNo.８でのエンジン回転数頻度分布を示す特性図である。 従来の機体診断方法を示す構成図である。 従来の機体性能の判定に用いられる２ポンプリリーフ操作で得られた測定結果の一例を示す特性図である。

符号の説明

11 機体
15 管理部
17，19 端末機器としての顧客端末機器、社内端末機器
22 エンジン
24 動態管理用コントローラ
28 ポンプ
29 レギュレータ
30 ターボチャージャ

Claims (6)

1. 機体に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラに機体のエンジン出力と関連する信号の大きさと出現頻度との関係を表わす頻度分布情報を機体の一定時間稼働ごとに生成させ、
   動態管理用コントローラの無線通信機能により管理部に送信された複数の頻度分布情報を蓄積させ、
   複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する
   ことを特徴とする機体診断方法。
2. エンジン出力に関する信号は、エンジンにより駆動されるポンプを制御するレギュレータに作用してポンプ出力を制御するパワーシフト圧である
   ことを特徴とする請求項１記載の機体診断方法。
3. エンジン出力に関する信号は、ターボチャージャによりエンジン吸気側に過給されるブースト圧である
   ことを特徴とする請求項１記載の機体診断方法。
4. エンジン出力に関する信号は、エンジン回転速度である
   ことを特徴とする請求項１記載の機体診断方法。
5. エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内か否かを判定し、
   規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、
   規定範囲内でなければエンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の機体診断方法。
6. 機体に搭載されて機体のエンジン出力と関連する信号の大きさと出現頻度との関係を表わす頻度分布情報を機体の一定時間稼働ごとに生成する稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラと、
   動態管理用コントローラの無線通信機能により送信された複数の頻度分布情報を受信して蓄積する管理部と、
   管理部から通信回線を経て入手した複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する端末機器と
   を具備したことを特徴とする機体診断システム。

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